DE102005018982B4

DE102005018982B4 - Vorrichtung zum Öffnen und Schließen von Einspritzdüsen in einem Spritzgusswerkzeug

Info

Publication number: DE102005018982B4
Application number: DE102005018982A
Authority: DE
Inventors: Erwin Schunke
Original assignee: SCHRECK KUNSTSTOFFTECHNIK GmbH
Current assignee: HEITEC-HEISSKANALTECHNIK GMBH, DE
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2025-04-23
Also published as: JP2006297936A; DE102005018982A1; EP1714769B1; US20060263468A1; HK1095022A1; EP1714769A2; EP1714769A3; CN1850486A

Abstract

Vorrichtung zum Öffnen und Schließen von Einspritzdüsen in einem Spritzgusswerkzeug mit einem Stellgetriebe zur kraftschlüssigen Verbindung einer Antriebseinheit mit einer Düsennadelanordnung einer oder mehrerer Heißkanaldüsen des Spritzgusswerkzeugs, wobei die Antriebseinheit (42) außerhalb des Spritzgusswerkzeugs (14) angeordnet ist und das Stellgetriebe als Schubstangengetriebe mit einer ersten Antriebsschubstange (33, 56, 61) zur kraftschlüssigen Verbindung mit der Antriebseinheit und zumindest einer weiteren Abtriebsschubstange (34, 35, 58, 64, 66) zur kraftschlüssigen Verbindung mit der Düsennadelanordnung (13) ausgebildet ist, deren Achsen (41, 49; 55, 57; 62, 65, 67) einander kreuzen und die zumindest eine Gleitflächenpaarung (47, 48) aufweisen, derart, dass eine achsenparallele Bewegung der ersten Schubstange eine achsenparallele Bewegung der weiteren Schubstange bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstangen (33, 56, 61, 34, 35, 58, 64, 66) als Zahnstangen ausgebildet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen von Einspritzdüsen in einem Spritzgusswerkzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art finden beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich in der sogenannten Heißkanaltechnik Verwendung, bei der die zu verarbeitende Formmasse über beheizte Kanäle, Ventile und Düsen getaktet in einen Formhohlraum gespritzt wird. Über das Stellgetriebe werden die zur Ausbildung von Einspritzdüsen in beheizten Kanälen geführten Düsennadeln abdichtend gegen eine Düsenspitze gedrückt oder zur Freigabe einer Düsenöffnung von dieser abgehoben. Hierzu ist es bekannt, ein aus einem hydraulischen Kolbentrieb gebildetes Stellgetriebe zu verwenden, wobei ein doppelt wirkender Kolben mit dem Schaft der Düsennadel gekoppelt wird und wechselseitig mit einem Arbeitsfluid beaufschlagt wird. Derart fluidbetriebene Stellgetriebe sind aufgrund ihrer Integration in das Spritzgusswerkzeug einer Temperaturbelastung unterworfen, die im Wesentlichen der Temperatur des Spritzgusswerkzeuges entspricht. Hieraus ergeben sich beson dere Anforderungen, insbesondere an die für den Kolbentrieb verwendeten Dichtungsmaterialien.
Aus der DE 196 11 880 A1 ist eine Vorrichtung zum Öffnen und Schließen von Einspritzdüsen in einem Spritzgusswerkzeug bekannt, bei der ein Stellgetriebe zur kraftschlüssigen Verbindung einer Antriebseinheit mit einer Düsennadelanordnung als Antriebsschubstange einen Schieber verwendet. In einem Längsverlauf des Schiebers sind zueinander versetzte Führungsnuten ausgebildet, in die Führungsvorsprünge von als Abtriebsstange ausgebildeten Nadeln und Federkolben eines Nadelträgerelements eingreifen. Eine Kraftübertragung zwischen Schieber und Abtriebsstange erfolgt durch eine Gleitbewegung der Führungsvorsprünge der Nadelträgerelemente in den Führungsnuten des Schiebers. Hierbei ist eine achsenparallele, translatorische Verschiebebewegung der Nadelträgerelemente im Wesentlichen durch den Winkel und die Länge der Führungsnuten des Schiebers definiert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung vorzuschlagen, deren Funktion keinen Beeinträchtigungen durch die Werkzeugtemperatur unterliegt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Antriebseinheit außerhalb des Spritzgusswerkzeuges angeordnet und das Stellgetriebe ist als Schubstangengetriebe mit einer ersten Antriebsschubstange zur kraftschlüssigen Verbindung mit der Antriebseinheit und zumindest einer weiteren Abtriebsschubstange zur kraftschlüssigen Verbindung mit der Düsennadelanordnung ausgebildet. Die Achsen der Schubstangen sind einander kreuzend angeordnet und weisen zumindest eine Gleitflächenpaarung auf, derart, dass eine achsenparallele Bewegung der ersten Schubstange eine achsenparallele Bewegung der weiteren Schubstange bewirkt.
Die Ausbildung des Stellgetriebes als Schubstangenanordnung gewährleistet, dass bei den üblicherweise am Spritzgusswerkzeug vorliegenden Temperaturen keine Beeinträchtigung der Funktion des Stellgetriebes oder des Antriebsmechanismus zu befürchten ist.
Durch die Kombination der Schubstangenanordnung mit einer außerhalb und seitlich am Spritzgusswerkzeug angeordneten Antriebseinheit ist die freie Zugänglichkeit der regelmäßig als Anschlussseite zum Anschluss der Spritzgutzuführung verwendeten Oberseite des Spritzgusswerkzeuges ohne jede Einschränkung möglich.
Betreffend den vorstehend verwendeten Begriff der „Schubstange" ist festzuhalten, dass dieser Begriff lediglich in seiner kinematischen Bedeutung zu verstehen ist und keine Beschränkung hinsichtlich der Dimensionen des als „Schubstange" beschriebenen Gegenstands umfassen soll. Unter dem Begriff „Schubstange" ist demnach gleichermaßen ein Element mit vorherrschender Längserstreckung wie ein in seiner Bauform sehr gedrungen ausgebildetes Element zu verstehen.
Erfindungsgemäß sind die Schubstangen als Zahnstangen ausgebildet, da bei einer Relativbewegung der Zahnstangen mit Eingriffsausbildung zur Gleitflächenpaarung immer neue Zahnpaarungen in Eingriff miteinander gelangen und so einerseits die Ausbildung von „Schubstangen" extremer Längserstreckung als auch die Kombination einer „Schubstange" extremer Längserstreckung mit einer extrem gedrungenen Schubstange möglich ist.
Wenn die Schubstangen in einer Führungskörperanordnung mit zur Gleitführung der Schubstangen ausgebildeten Führungsaufnahmen angeordnet sind, ist eine sowohl besonders einfache Ausbildung als auch eine besonders einfache Kombination des Stellgetriebes mit dem Spritzgusswerkzeug durch Integration oder Anbau möglich.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Führungskörperanordnung in einer modularen Gehäuseeinheit zur Verbindung mit dem Spritzgusswerkzeug ausgebildet ist, da hierdurch eine besonders einfache Kombination des Stellgetriebes mit einem standardmäßig ausgebildeten Spritzgusswerkzeug möglich ist.
Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Führungskörperanordnung unter zwischenliegender Anordnung eines Heißkanalverteilers mit dem Spritzgusswerkzeug verbunden ist.
Alternativ ist es auch möglich, die Führungsanordnung als Teil eines Heißkanalverteilers auszubilden, also etwa in einen Heißkanalverteiler zu integrieren.
Wenn die Düsennadelanordnung vermittels einer Positioniereinrichtung mit der Abtriebsschubstange verbunden ist, ist es möglich, im Betrieb des Stellgetriebes gegen fest definierte Endanschläge zu verfahren und eine Feineinstellung der Düsennadelanordnung über die Positioniereinrichtung vorzunehmen.
Eine sowohl hinsichtlich der Teileanzahl minimierte als auch hinsichtlich der Führungsgenauigkeit optimierte Führungskörperanordnung wird möglich, wenn die Führungskörperanordnung zumindest ein Führungsstück aufweist, das sowohl zur Aufnahme der Antriebsschubstange als auch zur Aufnahme der Abtriebsschubstange dient.
Eine besonders kompakte Ausgestaltung der Vorrichtung wird möglich, wenn die Führungskörperanordnung in koaxialer Ausrichtung mit der Antriebsschubstange mit der Antriebseinheit versehen ist.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Vorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Teildarstellung eines Spritzgusswerkzeuges in Schnittdarstellung;
2 das in 1 dargestellte Spritzgusswerkzeug in Draufsicht;
3 das in 1 dargestellte Spritzgusswerkzeug in Schnittdarstellung längs Schnittlinienverlauf III-III in 1 mit rechtwinklig zueinander verlaufenden Schubstangenachsen;
4 ein Stellgetriebe, dessen Schubstangenachsen unter einem Winkel α kleiner 90° zueinander verlaufen;
5 ein Stellgetriebe mit zweifacher 90°-Abwinklung zwischen einer ersten Antriebsstange, einer ersten Abtriebsstange und einer zweiten Abtriebsstange;
6 eine Ausführungsform der Vorrichtung mit einer in einen Heißkanalverteiler integrierten Anordnung einer Führungskörperanordnung des Stellgetriebes;
7 eine Draufsicht der in 6 dargestellten Vorrichtung;
8 eine Schnittdarstellung der in 6 dargestellten Vorrichtung gemäß Schnittlinienverlauf VIII-VIII in 6.
1 zeigt eine Antriebsvorrichtung 10 zum Antrieb einer im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels zwei Düsennadelgruppen 11, 12 umfassenden Düsennadelanordnung 13. Die Antriebsvorrichtung 10 ist an einem Spritzgusswerkzeug 14 ausgebildet, das ein in einer Formwerkzeugaufnahme 15 aufgenommenes Formwerkzeug 16 aufweist. In dem Formwerkzeug 16 sind im vorliegenden Fall fünf Formnester 17 und 18 ausgebildet, die über zugeordnete Heißkanaldüsen 19 und 20 und einen daran angeschlossenen Heißkanalverteiler 21, der über eine Spritzgutzuführung 22 mit Spritzgut versorgt wird, mit einer hier nicht näher dargestellten Spritzgutquelle verbunden sind.
Wie aus einer Zusammenschau der 1, 2 und 3 deutlich wird, umfasst die Antriebsvorrichtung 10 eine Führungskörperanordnung 30 mit zwei Führungsstücken 31, 32, die zusammen mit einer Antriebsschubstange 33 und drei Abtriebsschubstangen 34, 35 in einem insgesamt plattenförmig ausgebildeten Antriebsmodul 36 angeordnet sind. In dem Antriebsmodul 36 sind zwischen zwei Deckplatten 37 und 38 in einer Antriebsmodulplatte 40 die Führungsstücke 31, 32 sowie ein Aufnahmestücke 39 aufgenommen, das zur Ermöglichung eines translatorischen Verfahrweges der Antriebsschubstange 33 in Richtung einer Antriebsachse 41 ein axiales Ende der Antriebsschubstange 33 aufnimmt. Gegenüberliegend dem in 2 rechten axialen Ende der Antriebsschubstange 33 ist außen am Spritzgusswerkzeug 14 ein translatorischer Aktuator 42 angeordnet, der beispielsweise als elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch betätigbarer Motor, insbesondere als Schrittmotor, ausgebildet sein kann. Über eine Kupplung 43 ist der Aktuator 42 kraftschlüssig mit der Antriebsschubstange 33 verbunden, derart, dass die im vorliegenden Fall einen kreisrunden Querschnitt (3) aufweisende Antriebsschubstange 33 längs der Antriebsachse 41 in beide Richtungen verfahrbar ist.
Die Antriebsschubstange 33 ist mit ihrem in 1 linken Teil in zwei Führungsbohrungen 44, 45 des Führungsstücks 31 gelagert, derart, dass eine mit einem Achsversatz a (2) in einer Führungsaufnahme 46, hier annährend quaderförmig ausgebildete Abtriebsschubstange 34, sich mit ihrer Schrägverzahnung 47 im Eingriff mit einer entsprechenden Schrägverzahnung 48 der Antriebsschubstange 33 befindet. Der in 1 rechte Teil der Antriebsschubstange 33 ist in zwei Führungsbohrungen 49, 50 des Führungsstücks 32 gleitgelagert, zwischen denen mit Achsversatz a in zwei Führungsaufnahmen 51 (2) jeweils eine Abtriebsschubstange 35 zur Führung aufgenommen ist. Die Abtriebsschubstangen 35 sind ebenfalls mit einer Schrägverzahnung 47 versehen, die sich im Eingriff mit der Schrägverzahnung 48 der Antriebsschubstange 33 befindet.
Aufgrund des Zahneingriffs zwischen der Antriebsschubstange 33, der Abtriebsschubstange 34 und den Abtriebsschubstangen 35 sowie dem im vorliegenden Fall gewählten Schrägungswinkel α = 45° der Gleitflächenpaarungen bildenden Schrägverzahnungen 47, 48 bewirkt eine translatorische Verschiebung der Antriebsschubstange 33 durch den Aktuator 42 eine entsprechende translatorische Verschiebung der Abtriebsschubstangen 34, 35 in den Führungsaufnahmen 46 und 51. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel hat eine Translationsbewegung der Antriebsschubstange 33 nach links eine Translationsbewegung der Abtriebsschubstangen 34, 35 gleicher Größe längs einer Abtriebsachse 59 nach unten zur Folge.
Wie 3 am Beispiel einer Abtriebsschubstange 35 zeigt, ist in den Abtriebsschubstangen 34, 35 jeweils eine, im vorliegenden Fall als Mikrometerschraube ausgebildete Positioniereinrichtung 52 angeordnet, die zur Aufnahme jeweils einer Düsennadel 53 dient. Vermittels der Positioniereinrichtung 52 kann die axiale Position der Düsennadel 53 gegenüber der Abtriebsschubstange 34 bzw. 35 reproduzierbar verändert werden.
4 zeigt gemäß einer weiteren Ausführungsform eine Antriebsvorrichtung 54 mit einer Antriebsschubstange 56, einer Abtriebschubstange 58 und einer über einer Positioniereinrichtung 52 mit der Abtriebsschubstange 58 verbundenen Düsennadel 53. Dabei beträgt der in 4 dargestellte Kreuzungswinkel β zwischen einer Antriebsachse 55 und einer Abtriebsachse 57 etwa 60°.
Wie in 5 an Hand einer weiteren Ausführungsform dargestellt, ist es auch möglich, eine mehrfache Achsenumlenkung an einer Antriebsvorrichtung 60 vorzusehen. Hierzu weist die Antriebsvorrichtung 60 eine Antriebsschubstange 61 auf, die längs einer Antriebsachse 62 über einen Aktuator 42 translatorisch verschiebbar ist. Die Antriebsschubstange 61 wirkt mit einer ersten Abriebsschubstange 64 zusammen, deren translato rische Verschiebung längs einer ersten Abtriebsachse 65 erfolgt, die in einem Kreuzungswinkel β = 90° gegenüber der Antriebsachse 62 angeordnet ist. Die erste Abtriebsschubstange 64 wirkt mit einer zweiten Abriebsschubstange 66 zusammen, die längs einer zweiten Abriebsachse 67 translatorisch verschiebbar über eine Positioniereinrichtung 52 mit einer Düsennadel 53 verbunden ist. Wie aus 5 ersichtlich, beträgt der Kreuzungswinkel γ zwischen der ersten Abriebsachse 65 und der zweiten Abriebsachse 67 ebenfalls 90°, so dass die zweite Abtriebsachse 67 parallel zur Antriebsachse 62 angeordnet ist.
In den 6 bis 8 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der eine Antriebsvorrichtung 70 als Bestandteil bzw. Anbauteil eines Heißkanalverteilers 71 ausgebildet ist. Wie ein Vergleich der 1 und 6 zeigt, ist es aufgrund der Integration der Antriebsvorrichtung 70 in das als Verteilerplatte 72 plattenförmig ausgebildete Gehäuse des Heißkanalverteilers 71 möglich, auf die bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung 10 benötigte, separat ausgebildete untere Deckplatte 38 zu verzichten, da deren Funktion durch die Verteilerplatte 72 des Heißkanalverteilers 71 übernommen wird.

Claims

Vorrichtung zum Öffnen und Schließen von Einspritzdüsen in einem Spritzgusswerkzeug mit einem Stellgetriebe zur kraftschlüssigen Verbindung einer Antriebseinheit mit einer Düsennadelanordnung einer oder mehrerer Heißkanaldüsen des Spritzgusswerkzeugs, wobei die Antriebseinheit (42) außerhalb des Spritzgusswerkzeugs (14) angeordnet ist und das Stellgetriebe als Schubstangengetriebe mit einer ersten Antriebsschubstange (33, 56, 61) zur kraftschlüssigen Verbindung mit der Antriebseinheit und zumindest einer weiteren Abtriebsschubstange (34, 35, 58, 64, 66) zur kraftschlüssigen Verbindung mit der Düsennadelanordnung (13) ausgebildet ist, deren Achsen (41, 49; 55, 57; 62, 65, 67) einander kreuzen und die zumindest eine Gleitflächenpaarung (47, 48) aufweisen, derart, dass eine achsenparallele Bewegung der ersten Schubstange eine achsenparallele Bewegung der weiteren Schubstange bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstangen (33, 56, 61, 34, 35, 58, 64, 66) als Zahnstangen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubstangen (33, 56, 61, 34, 35, 58, 64, 66) in einer Führungskörperanordnung (30) mit zur Gleitführung der Schubstangen ausgebildeten Führungsaufnahmen (44, 45, 46, 49, 50, 51) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskörperanordnung (30) in einer modularen Gehäuseeinheit (36) zur Verbindung mit dem Spritzgusswerkzeug (14) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskörperanordnung (30) unter zwischenliegender Anordnung eines Heißkanalverteilers (21) mit dem Spritzgusswerkzeug (14) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskörperanordnung (30) als Teil eines Heißkanalverteilers (71) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadelanordnung (13) vermittels einer Positioniereinrichtung (52) mit der Abtriebsschubstange (34, 35, 58, 66) verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskörperanordnung (30) zumindest ein Führungsstück (31, 32) aufweist, dass sowohl zur Aufnahme der Antriebsschubstange (33, 56, 61) als auch zur Aufnahme der Abtriebsschubstange (34, 35, 58, 64, 66) dient.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Führungskörperanordnung (30) aufgenommene Antriebsschubstange (33, 56, 61) in koaxialer Ausrichtung mit der Antriebseinheit (42) angeordnet ist.